牛！中国望远镜卫星独具“慧眼”将领先欧美探测黑洞
2017-06-16 中国之声
斗转星移、绕行伴飞、神秘黑洞张开大嘴吞噬光线，超新星突然爆发、中子星意外形成……各类天体在神秘的太空演绎着自己的故事。
昨天，深邃而神秘的宇宙迎来中国新客——硬X射线调制望远镜卫星（HXMT）“慧眼”在太空中登场。
科技日报记者付毅飞摄
“慧眼”成为我们中国人第一个真正意义上的太空望远镜，通过它可以让我们更加深入的观察宇宙样貌、探索宇宙奥秘。
6月15日11时00分，中国在酒泉卫星发射中心采用长征四号乙运载火箭，成功发射首颗X射线空间天文卫星“慧眼”。该卫星英文名简称HXMT，图为研制团队按照惯例，排成相应字母并与卫星合影，以此祈愿成功发射。（中新社发航天科技集团五院 供图）
“慧眼”观宇宙，芥子纳须弥
“慧眼”卫星成为国际天文望远镜卫星俱乐部的一员，与蜚声国际的哈勃、钱德拉并肩作战。这颗由中国航天科技集团公司五院抓总研制的我国首颗X射线天文望远镜卫星，不仅开辟了通过宇宙探索新窗口寻求物理科学突破的新纪元，更赶在美国NASA“超越爱因斯坦计划”黑洞发现者上天之前，成为国际上发现黑洞的重要装置，是2020年前世界主打数据源。
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图为硬X射线调制望远镜卫星运行示意图。国防科工局供图 |
深度“解剖”硬X射线调制望远镜卫星
《宇宙星探X的非凡使命》
素材来源：北京空间飞行器总体设计部
基本设计介绍：
卫星设计寿命4年，呈立方体构型，总质量约为2500 kg，装载高能、中能、低能X射线望远镜和空间环境监测器等4个探测有效载荷，可观测1～250keV能量范围的X射线和200keV～3MeV能量范围的伽玛射线。
［注明：何谓X射线，人们并不陌生，不管是医院体检照射的X光，还是机场过安检，采用的都是这种X射线——一种波长小于1nm的电磁波。不过，这些大多只是低能的X射线，随着穿透力的提升还有中能和高能X射线，相应的专业名词就是极软X射线、软X射线和硬X射线。这次发射的就是硬X射线调制望远镜卫星（HXMT卫星平台）。］
特色成像方法：
卫星采用直接解调成像方法，通过扫描观测可以完成宽波段、高灵敏度、高分辨率的空间X射线成像，具有复杂的热控保障、对地测控与数传保障以及载荷长期工作下的能源保障能力。
五大技术优势：
第一，“本领大”，可以对宇宙天体高能事件实现全天时、大范围观测，无论白天还是黑夜，24小时分秒必争，一刻不停的洞察着不为人知的黑洞、突然爆发的天文现象；
第二，“眼神好”，“慧眼”随身携带着高、中、低能X射线望远镜和空间环境监测器，成为世界上目前已经应用的同类探测器中探测面积最大的一位，超高的灵敏度能够及时捕捉到绝大多数天体发出的X射线，开展全谱段探测，甚至连暗、弱天体目标也逃不出它的“法眼”；
第三，“多面手”，除了进行X射线的探测，还可以对伽马暴等各种天体现象的探测，这在国外同类望远镜卫星中尚属首次，对于推动突发天体现象研究的深入意义重大；
第四，“招数多”，全天区扫描、小天区扫描、定点观测都可以被轻松实现，通过高灵敏度和时间分辨率的深度巡天，绘制出高精度的硬X射线天图，从而填补这一国际上的观测空白；
第五，“身体壮”，通过精湛的设计和制造技术，打造出高可靠、高稳定、高安全的卫星平台，使得“慧眼”能够在各种极端条件下都能够顺利地执行任务。
身怀中国绝技的“宇宙星探”，“火眼金睛”看什么？
我们举几个例子来看：
寻找恒星级黑洞：当黑洞撕碎邻近恒星的时候，就会在其周围产生一个明亮的吸积盘，靠近黑洞的辐射主要是X射线辐射，因此硬X射线调制望远镜的巡天观测有可能发现这些新的X射线源。
但是黑洞什么都不放过，连光都不行，那么又该如何观测呢？中科院高能所硬X射线调制望远镜载荷分系统专家宋黎明这样回答：“我们看到的不是黑洞的世界，黑洞里面的世界我们是看不到的，因为黑洞引力场非常强，它会把空间的物质给吸进去，就是所有物质被‘黑洞’的引力俘获后不可能直接掉入黑洞，有一些会有角度，会打到边上再被吸进去，就是绕转以后再落到黑洞里面去，这个过程里会形成信息盘等一些结构，这个结构会辐射X射线，我们看的就是这个信息盘上和它里边的活动，X射线的辐射来去推测黑洞的性质，包括自旋等。”
看看引力波：在某些引力波的产生体（比如黑洞和中子星的合并体）周围有可能会有电磁波对应体，硬X射线卫星就有可能观测到。
还有脉冲星、磁中子星、X射线暴、伽马射线暴等等，一大波高能袭来……
中子星想象画
目前，国际上在轨运行的X射线天文卫星共有7颗，与它们相比，我国的硬X射线调制望远镜卫星“牛”在哪儿？
国际上在轨运行的X射线天文卫星，它们的本领也非常高，有些也带有聚焦望远镜，但恰恰由于它们的灵敏度过高，导致对非常亮的源反而看不了，而“慧眼”则因为有高能、中能和低能三种X射线望远镜，所以能在数据的获得中遥遥领先。
三大优势让“慧眼”这位“太空新兵”与众不同：
大天区、大有效面积的宽波段X射线扫描巡天观测能力，可以更有效地发现处于爆发态的X射线暂现源；
大面积、宽波段、高时间分辨率、高能量分辨率的定点观测能力，可以高统计量地研究X射线快速光变和能谱快速变化；
具有国际上硬X射线和伽马射线能段最大面积的探测器，使它成为这一能段天空中最灵敏的探测器。
发射该卫星主要是为了发现新的高能变源和已知高能天体的新活动，理解黑洞和中子星系统的活动和演化机制，理解黑洞吸积和中子星系统的基本性质，研究宇宙深处大质量恒星的死亡以及中子星并合等过程中黑洞的形成等。
美国“超越爱因斯坦计划”新一代黑洞发现者候选项目首席科学家赞叹道：“中国硬X射线调制望远镜卫星，将是今后这段时期中研究黑洞动力学过程独一无二的，是X射线天文学发展史上的一座里程碑。”
过去，卫星大多是站在宇宙中看地球，现在把“望远镜”从地面上搬到天上有什么好处吗？
工程总师马世俊
航天科技集团五院硬X射线调制望远镜卫星工程总师马世俊解释说：“首先在地面上观测，你要受大气各方面空气环境的影响，到天上以后就没有大气了。另外，到了空间直接对深空进行观测，显然这些干扰肯定少了，没有了，这样就有利对深空进行观测。”
在宇宙中看地球，目标明确，而在宇宙中看宇宙，看的还是有待发现的科学现象，是靠收集宇宙现象、分析数据才能找到目标，对“慧眼”来说，无疑是个挑战。
迈入天文学竞争“主战场”
这枚来之不易的太空望远镜凝聚了几代科学家的智慧与心血，卫星发射升空后，为我国在国际竞争最激烈的领域占据了一席之地，同时也将带动中国天文学研究整体发展，实现空间科学重大突破。
但我们也要清楚的看到，目前我们只是进入了这一天文学竞争的主战场而已，仍然只处在起步阶段，还需要不断的努力。
编辑：武司宇
央广记者：张棉棉
综合来源：中国之声《新闻纵横》、人民日报、央广网、澎湃新闻网、光明网－《光明日报》、科技日报、科普中国
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